методические аспекты оценки ущерба лесов, повреждённых

Электронный архив УГЛТУ
УДК 630* 181 (425)
С.Л. Менщиков
(Ботанический сад У р О РАН)
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ УЩЕРБА
ЛЕСОВ, ПОВРЕЖДЁННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫМИ
ВЫБРОСАМИ НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ
На основании анализа литературных материалов и собственных
исследований предлагается методический подход к оценке ущерба
лесам от воздействия промышленных выбросов, основанный на ана­
лизе изменения параметров состояния лесной экосистемы, харак­
теризующих факторы текущего и накопленного воздействия.
Несмотря на значительные достижения в исследовании негативного
воздействия промышленных загрязнений на лесные природные комплек­
сы, на Среднем Урале имеется ряд нерешенных задач, одной из которых
является разработка методики оценки ущерба лесному хозяйству, нане­
сённого деятельностью промышленных предприятий. К настоящему вре­
мени сложилось 3 направления по стоимостной оценке отрицательного
воздействия загрязнения воздушной среды на лесные насаждения (Балацкий и др., 1984). Основным является метод прямого счета, основанный на
сборе и анализе информации по состоянию лесных насаждений и сравне­
нии показателей загрязненного и контрольного районов, а ущерб лесно­
му хозяйству складывается из оценки сырьевых ресурсов и средозащит­
ных функций (Капелькина, 1989). Ущерб можно выразить экономичес­
кой оценкой основных показателей и функций леса. Общий список
полезностей леса насчитывает, по А.С.Шейнгаузу, более 70 основных и
свыше 150 элементарных функций лесных ресурсов. Часть из них, кото­
рая может быть оценена в настоящее время, группируется в шесть катего­
рий показателей: лесные земли, древесные запасы, средозащитные и са­
нитарно-гигиенические функции леса, подсочка и побочное пользование.
Необходимо учитывать затраты на восстановление объекта лесохозяй­
ственного производства по площади или биологической продуктивности
утрачиваемых земель. Имеющиеся в «Союзгипролесхозе» проработки сви­
детельствуют о том, что затраты на создание насаждений не менее чем в
16*
243
Электронный архив УГЛТУ
два раза ниже экономической оценки соответствующей площади утрачи­
ваемых лесов (Афанасьев, 1989). При трансформации насаждения в дру­
гие типы леса с иной продуктивностью оценивается в качестве ущерба
баланс изменений среднего годичного прироста древесины до возраста
рубки. О.Н. Анцукевичем (1986) в основу методики ущерба от загрязне­
ния окружающей среды в лесу положен сравнительно-компенсационный
метод, предлагающий сопоставление экономической оценки валовой про­
дуктивности поврежденных и контрольных модальных насаждений с до­
бавлением ряда компенсационных и дополнительных затрат, вызванных
их повреждением. Чтобы выявить величину ущерба от загрязнения, нуж­
ны сведения о фактическом состоянии поврежденного насаждения: запас
древесины на 1 га, коэффициент качества последней (по Е.Я.Судачкову),
годичная продуктивность по другим видам лесных продуктов и уровень
их качества, годичная степень проявления присущих лесу полезных функ­
ций. Дончева A.B. (1978) предлагает ввести временные факторы: сумма
ущерба равна товарной стоимости уничтоженной древесины, умножен­
ной на к - коэффициент соотношения характерных времен нарушения и
восстановления: к,=300/30= 10, к2=800/30=27 и т.д. Торлопов В.П.(1989)
предлагает оценку лесных насаждений привести к одному году из расчета
средних показателей за столетний период на основе научно-исследова­
тельских данных и долгосрочных прогнозов, а размер платы за ресурсы
лесного участка, отводимого пользователю, составит произведение об­
щей суммы платы за лесные пользования, стоимости мероприятий оздо­
ровления окружающей среды, текущих затрат и коэффициентов эколого­
экономического районирования. Для подсчета ущерба лесному хозяйству
от промышленных выбросов Б.С.Фимушин, Нагимов З.Я. (1986) предла­
гают выделять 3 зоны поражения растительности. Для каждой зоны оп­
ределяется лесопокрытая площадь и производится расчет потерь по ви­
дам ущерба.
Учитывая сложность объектов оценки, наиболее трудным в методи­
ческом аспекте, является выбор параметров для характеристики степени
повреждения лесных насаждений в очаге повреждения. Наиболее правиль­
ным является оценка и анализ как можно большего количества показате­
лей характеризующих изменение состояния леса как экосистемы. Однако
на практике с учётом больших объёмов работ удаётся оценить ограни­
ченное число показателей. Кроме того, следует учитывать, что далеко не
каждое негативное изменение состояния (особенно отдельных парамет­
ров и компонентов) лесного насаждения будет адекватно отражать и ха­
рактеризовать процесс дигрессии лесной экосистемы в зонах хроническо­
го загрязнения.
244
Электронный архив УГЛТУ
В основу оценки изменения жизненного состояния лесных насажде­
ний в очагах повреждения промвыбросами целесообразно положить об­
щепринятые методики, используемые в настоящее время для мониторин­
га лесов, применяемые в нашей стране и за рубежом (Методика ..., 1995,
M anual..., 1994). В результате исследований на постоянных пробных пло­
щадях в очагах повреждения лесных насаждений, преимущественно со­
сновых, выбросами крупных промышленных предприятий на Урале, вклю­
чающих оценку степени изменения геохимического фона и динамику
состояния лесных насаждений, нами установлены особенности простран­
ственно-временной структуры повреждений (Махнёв, Менщиков,1992;
Менщиков, Власенко, 1999), опробованы и уточнены диагностические
признаки повреждений с учетом региональных особенностей, разработа­
на региональная шкала для оценки морфологических показателей жиз­
ненного состояния основных лесообразующих видов - сосны обыкновен­
ной и ели сибирской (Менщиков, Власенко, 2000). Исследованиями уста­
новлено, что в зонах действия крупных промузлов на Урале (большинство
крупных предприятий функционирует более 40-50 лет), очаги поражения
лесов уже сформировались, степень повреждения их хорошо диагности­
руется по изменению морфологических признаков хвойных пород визу­
альными методами.
М ногообразие антропогенных факторов, сложность их взаимо­
действия между собой и с компонентами природной среды требуют
специальных методов обобщения этих параметров для получения ин­
тегральной величины антропогенной нагрузки (Керженцев, 1985). При
этом важно, чтобы интегральные показатели, характеризующие на
данной территории и состояние природной среды, и уровень антро­
погенной нагрузки, были сопоставимы, а значит, разработаны на еди­
ной основе. В качестве единой основы, по мнению Керженцева, м о­
жет служить группировка параметров экосистемы по специфике ме­
тодов измерения и оценки. Лю бая экосистема характеризуется 3
группами признаков: биологическими, геохимическими и геофизичес­
кими. Оценить многообразные параметры в рамках каждой группы
не так сложно, а дальнейшее объединение трёх укрупнённых показа­
телей не имеет смысла, поскольку каждая группа заклю чает в себе
специфическую информацию и вносит свой вклад в интегральную
оценку. Биологические параметры наиболее точно отражаю т состоя­
ние экосистемы и отклонение её состояния от нормы. Но в них не со­
держатся указания на причину этих отклонений, которая раскры ва­
ется через геохимические и геофизические показатели (К ерж ен­
цев, 1985).
245
Электронный архив УГЛТУ
Для установления причинно-следственных связей необходимо опре­
делить изменения геохимических параметров экосистемы. В определён­
ной степени доказательными являются закономерности пространствен­
ного расположения повреждённой растительности при локальном и ре­
гиональном уровнях загрязнения.
В целом, обобщая исследования, проведённые ранее, методические
разработки других авторов и наши исследования в очагах загрязнения,
следует заключить, что в основе оценки ущерба лесам от воздействия
промышленных выбросов должны лежать показатели, характеризующие
факторы «текущего» и «накопленного» воздействия и прогнозную оцен­
ку ответной реакции лесных экосистем (в связи с «упругостью» лесных
экосистем ответная реакция на техногенное воздействие наступает по­
зднее).
Среди биологических параметров лесной экосистемы наиболее адек­
ватно отражают процесс дигрессии экосистемы, по нашему мнению, па­
раметры состояния ценопопуляций видов эдификаторов (лесообразователей). Структура древостоя, динамика отпада и ретроспективный ана­
лиз текущего радиального прироста, например, позволяют оценить
факторы текущего и накопленного воздействия.
Для оценки жизненного состояния древостоя используются интег­
ральные классы, основанные на учёте морфологических биоиндикационных признаков повреждения деревьев. В результате лесопатологичес­
ких исследований выработана система достаточно корректных и объективны х критериев, таких как «категория состояния», «классы
повреждения», «баллы жизненного состояния» (Цветков, 1990; Цветков
и др., 1995; Алексеев, 1997). Все они сопоставимы и заложены в действу­
ющие директивные и нормативные документы (Санитарные правила ...,
1998; Временная методика..., 1986). Обычно выделяют 5 или 6 классов
жизненного состояния деревьев, каждому из которых присваивается свой
балл. Разница состоит лишь в том, что во втором случае сухостой разде­
ляется на свежий и старый. Применительно к нашим задачам на основе
всех принимаемых показателей с учётом региональных особенностей
целесообразно выделять шесть классов жизненного состояния (повреж­
дения) деревьев (сосна и ель).
1. Фоновые (без признаков ощутимых повреждений). Степень дефо­
лиации 0-20%.
2. Ослабленные. Степень дефолиации 21-40%.Продолжительность
жизни хвои у сосны и ели сокращается на 20 - 30%.
3. Сильно ослабленные. Степень дефолиации 41- 60%. Продолжитель­
ность жизни хвои у сосны и ели сокращается на 31- 50%.
246
Электронный архив УГЛТУ
4. Усыхающие. Степень дефолиации 61- 99%. Продолжительность
жизни хвои у сосны и ели сокращается на 50 - 75% .
5. Свежий сухостой (погибшие в текущем году).
6. Старый сухостой (погибшие давно).
Индекс повреждения древостоя на участке (выделе) рассчитывается
как средневзвешенное из категорий (классов, баллов) состояния 100-120
деревьев главной породы, учтённых на пробной площади или при лен­
точном перечёте по ходовой линии (на маршруте). При расчёте исполь­
зуется формула
N
где п , - п6- количество деревьев I, I - YI категории (классов повреж­
дения);
К, - К6 - баллы жизненного состояния категорий деревьев, соответ­
ствующие номеру категории (класса повреждений);
N - общее количество учтённых деревьев на пробцой площади.
В смешанных по составу древостоях индекс повреждения определя­
ется отдельно по каждой породе. Затем рассчитывается общий индекс,
средневзвешенный по представительности каждой из них.
В связи с характером загрязнения воздушного бассейна в Свердловс­
кой области и некоторыми другими региональными особенностями не­
обходимо скорректировать границы интервалов индексов повреждения
всех категорий деревьев относительно общепринятой шкалы (табл.1).
Таблица 1
Региональная шкала оценки жизненного состояния сосны и ели в очагах
загрязнения промышленными выбросами
Категория состояния
древостоя
Значение показателей по категориям состояния
По скорректированной
По скорректированной
шкале Восточно-европейс­
шкале
кого центра ЕЭК
«Санитарные правила...»
Условно не повреж­
денные, фоновые
1,0-1,7 (2,0)
до 1,0
Слабо поврежденные
1,8(2,1)-2,7
1,1-1,7
Среднеповрежденные
2,8-3,5
1,8-2,5
Сильно поврежденные
(гибнущие)
3,6-4,5
2,6-3,5
>4,5
>3,5
Погибшие
247
Электронный архив УГЛТУ
Каждая из категорий состояния древостоя характеризуется опреде­
лённым набором конкретных лесоводственных и лесопатологических по­
казателей. В частности, снижение текущего прироста в изученных очагах
повреждения (независимо от состава выбросов) надёжно улавливается,
начиная с категории среднеповрежденные. Здесь же начинается повышен­
ный отпад. Приведенные придержки категорий состояния древостоев
могут быть использованы при оконтуривании участков, таксационных
выделов и целых зон с разной степенью повреждения лесных насаждений
в очагах загрязнения для определения ущерба.
Ущерб от воздействия загрязнений на лесные насаждения складыва­
ется из потери прироста древесины, увеличения массы отпада, снижения
соответственно всех прижизненных полезностей леса, включая биосфер­
ные функции. Его оценка может быть проведена по формуле (Балацкий
и др., 1984):
УJI. = 'ф П Цли + 0 0 Ц \ц +DOC о+Ц'вSв)К
7 у ’,
где 0 П - снижение годового прироста древесины на 1 га, м3;
DO - увеличение массы отпада древесины на 1 га, м3;
Цд - таксовая стоимость древесины;
Со - стоимость единицы работ по уборке сухостоя, руб;
Цв- стоимость 1 га лесных культур, руб.;
SB- площадь вновь создаваемых лесных культур, м3;
Ку- коэффициент комплекса потерь полезных функций леса по отно­
шению к ущербу от потери древесины. Он составляет « 5,39. Комплекс­
ный коэффициент потерь полезных функций лесов может быть определен
в настоящее время лишь ориентировочно, а потери древесины из-за воз­
растания отпада деревьев и снижения текущего прироста древостоя уста­
навливаются с необходимой точностью.
Исследования на постоянных пробных площадях показали, что па­
дение прироста древесины зависит от класса роста и развития (можно
группировать по ступеням толщины) и жизненного состояния деревьев.
Так, например, в зонах среднего повреждения высоковозрастных сосно­
вых насаждений двух крупных промузлов (Красноуральский и Рефтинский) снижение прироста от 30 до 50% по сравнению с контролем харак­
терно для деревьев IV класса Крафта, в то время как в I-II классах Крафта
- от 11 до 25%. В III классе Крафта прирост снижается в среднем на 30%.
Анализ динамики прироста по классам жизненного состояния деревьев
показал, что более выражено снижение прироста у деревьев II-III классов
повреждения, находящихся в верхнем пологе, у деревьев IV класса Краф­
та в большей степени снижается прирост при III-IV классе повреждения.
Если выразить снижение прироста древесины индексом, представляющим
248
Электронный архив УГЛТУ
собой отношение прироста деревьев, растущих в условиях загрязнения, и
прироста контрольных участков:
УZ =Z v3JZ vk или Z,/Z.,
3
k’
где У2 - индекс падения прироста;
Z3- прирост повреждённого древостоя, м3;
Zk- прирост контрольного древостоя, м3,
то полученные индексы для соответствующих классов жизненного
состояния и класса Крафта деревьев можно представить в виде табл. 2.
В целом падение прироста в древостое колеблется в пределах 50-80%.
Потерю запаса древостоя от снижения прироста древесины отдель­
ными его деревьями можно определить, используя предложенные индек­
сы. Для чего необходимо проведение перечета в повреждённых древостоях сочетать с определением классов их жизненного состояния и классов
Крафта с последующим определением запаса в каждом классе. Получен­
ные запасы составляют указанную в таблице долю от потенциального
запаса каждого класса.
Таблица
2
Потери прироста по запасу под воздействием атмосферных загрязнений
в высоковозрастных среднеповреждённых сосновых древостоях
Классы
Крафта
Индексы падения прироста по классам жизненного состояния
IV
II
I
III
1
0,86
0,77
0,89
0,75
0,75
0,75
0,71
0,67
II
III
0,78
0,67
IV
0,67
0,67
0,50
0,50
0,80
0,67
В целом по древостою для укрупненной его оценки можно использо­
вать среднюю величину индекса падения прироста. У2=0,72, однако более
точно определять потерю прироста по классам жизненного состояния
древостоев (табл. 3).
Таблица 3
Потери прироста древесины в спелых сосновых среднеповреждённых
древостоях под воздействием загрязнения
Индексы падения объемного прироста по классам жизненного состояния
III-IV
III
0,85-0,71
0,70-0,60
В зоне сильного повреждения наблюдается, как правило, полная или
очень сильная потеря лесосырьевых ресурсов лесных насаждений и их
249
Электронный архив УГЛТУ
оценка проводится аналогично. Оценку ущерба лесным насаждениям в
очагах поражения промышленными выбросами (в части потерь лесосы­
рьевых ресурсов), как показали наши исследования в высоковозрастных
сосняках на Среднем Урале, рекомендуется проводить, когда средний
индекс жизненного состояния древостоев более 2,7.
Данный подход предусматривает несколько этапов выполнения работ
по оценке ущерба, нанесенного лесам аэротехногенным загрязнением.
1. Оценка состояния лесов в зонах аэротехногенного загрязнения - с
помощью биоиндикационых методов определяются участки леса, подле­
жащие учету с целью определения ущерба (по степени повреждения дре­
востоя лесообразующих пород).
2. Установление причинно-следственных связей повреждений.
3. Количественное определение потерь лесосырьевых ресурсов на дан­
ных участках леса и других функций леса (по формуле Балацкого).
4. Стоимостная оценка ущерба, нанесенного лесному хозяйству в зо­
нах действия промышленных предприятий.
Для особо охраняемых территорий (заповедников, национальных
парков и др.) приоритет имеет сохранение биоразнообразия экосистем и
отдельных видов растений и животных, а также ряд других функций, по­
этому методические подходы к оценке ущерба должны быть иными.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеев A.C., Мониторинг лесных экосистем: Учеб. пособие. Л.:
ЛТА. 1997. 116 с.
Анцукевич О.Н. Экономическая оценка ущерба от загрязнения окру­
жающей среды в лесу// Лесн. хоз-во. 1986. № 4. С. 21-24.
Афанасьев В. А.. Методические основы эколого-экономической оцен­
ки воздействия водохранилищ на лесные ресурсы// Экология лесов севе­
ра: Тез. Всесоюз. совещ. Сыктывкар, 1989. Т. 1. С. 18-20.
Балацкий О.Ф., Мельник Л.Г., Яковлев А.Ф. Экономика качества
окружающей природной среды. Л.: Гидрометиздат, 1984. 190 с.
Временная методика по учёту сосновых насаждений, подверженных
влиянию промышленных выбросов (для опытно-производственной про­
верки). М.: ВНИИЛМ Гослесхоза СССР, 1986. 34 с.
Дончева A.B. Ландшафт в зоне воздействия промышленности. М.:
Лесн. пром-сть. 1978. 234 с.
Капелькина Л.П. Эколого-экономическая оценка воздействия аэротехногенных выбросов на лесные насаждения// «Экология лесов севера»
Тез. Всесоюз. совещ. Сыктывкар, 1989. Т. 1. С. 63-70.
250
Электронный архив УГЛТУ
Махнев А.К., Менщиков С.Л. Трансформация растительности на
Среднем Урале в результате загрязнения воздуха выбросами металлурги­
ческих заводов// Экологическая обстановка и ее влияние на здоровье на­
селения Среднего Урала: Тез. докл. регион, науч.- практ. конф. Екатерин­
бург, 1992. С. 1-2.
Менщиков С.Л., Власенко В.Э. Оценка степени повреждения лесных
насаждений в условиях локального и регионального загрязнения воздуш­
ного бассейна на Среднем Урале// Экологические проблемы промышлен­
ных регионов: Тез. докл. науч.- тех. конф. Т.К. по ООС Свердловской
области. Екатеринбург: Изд. Дом «Урал-Принт». 1999. С. 94-95.
Менщиков С.Л., Власенко В.А. Региональная шкала индексов повреж­
дения сосновых древостоев в условиях аэротехногенного загрязнения (для
Свердловской области) // Лесоводство севера на рубеже столетий: Мате­
риалы междун. конф. СПб, 2000. С. 236-237.
Методика организации и проведения работ по мониторингу лесов
европейской части России по программе ICP-Forest (методика ЕЭК ООН).
М., 1995.42 с.
Санитарные правила в лесах России. М., 1998. 16 с.
Смит У. X., Лес и атмосфера. М.: Прогресс, 1985. 430 с.
Торлопов В.П. К методике эколого-экономической оценки антропо­
генного воздействия на лесные биоценозы// Экология лесов севера: Тез.
Всесоюз. Совещ. Сыктывкар, 1989. Т. 2. С. 76-77.
Фимушин Б.С., Нагимов З.Я. Оценка ущерба лесному хозяйству от
промышленных выбросов // Инф. листок. № 397-86. Свердловск. ЦНТИ,
1986.4 с.
Цветков В. Ф. Методические рекомендации по оценке существующе­
го и прогнозируемого состояния лесных насаждений в зоне влияния про­
мышленных предприятий Мурманской области. Архангельск, 1990. 18 с.
Цветков В. Ф., и др. Мониторинг состояния лесов европейского Се­
вера: Метод, рекомендации. Архангельск, 1995. 35 с.
M anual on m ethodologies and criteria for harm onized sam pling,
assessment, monitoring and analisys of the effects of air pollution on forests.
Hamburg/Prague: Programme Co-ordinating Centers/UN-ECE 1994. 177 pp.
251